第10部分(第1/4 页)
小,可以判断啤酒的不可分割的份额的大小。
我们转回来研究电磁波。让电磁波占满一个被限定的“桶”壁——由许多单个胞格所组成的某个空间容积。是否可以把这些波的能量分为随便多大数量的部分,或许我们将碰到不可进一步分割的“份额”?并且,如果辐射的电磁场是间断的,那么它的最小“份额”的大小又是怎样的呢?
测量一下胞格中能量的分量对于平均分量的偏离——这个分量在由一个胞格转到另一个胞格时的变化,就可以解答这些问题。如果最小“份额”大,那么这种变化就大;如果“份额”小,那么变化也小。
爱因斯坦的光量子学说,以最简炼的方式阐明了“光电效应”,这种效应的基础是光与电子之间进行能量交换。这样便解释了光束打到金属上时,能把电子从其表面拉出来。这些电子在脱离金属表面之后的动能,与光源的强度无关,而完全取决于其颜色,在紫外光的情况下,电子的动能最大。1886年,赫兹发现了这个现象,尽管许多物理学家对此作过进一步的深入研究,但是运用光的波动学说无论如何也解释不清。然而,借助爱因斯坦的光量子理论却可以把光电效应阐述得清楚。紫外光是由能量高的光子、亦即冲击力大的光粒子构成,而红光是由能量较低的光量子构成,所以紫外光打出的电子比红光打出的电子的动能要大。
10年之后,美国实验物理学家密立根的研究证明,爱因斯坦对于光电效应的解释是正确的。“康普顿效应”是以发现者的名字命名的一种散射现象,这是波长极短的x射线跟原子中结合得很松散的电子发生作用时产生的一种现象。1923年,这一效应证实了光子的实在性,给人的印象极为深刻,从此以后光量子学说成为现代物理学的当然组成部分。
爱因斯坦关于光的新理论,究竟超过他同时代自然科学家的思想境界有多远,这从1913年柏林第一流的物理学家们的评论中可以一目了然。当爱因斯坦被任命为柏林科学院院士时,他们在赞扬了他在科学上的多方面成就后,要大家特别重视他的光量子假说:“他在探索过程中,往往会超出预想目标,比如在光量子假说方面就是这样,因而对他作出评价不会太困难;在精密自然科学中,一次冒险也不作,便不会有真正的创新。”
光量子假说在学术上具有划时代的意义,是整个原子物理学进一步发展的基础。不论是1913年玻尔提出的赫赫有名的原子模型,还是20年代初期法国物理学家德布洛伊天才的假说“物质波”,没有光量子假说都是难于设想的。
爱因斯坦关于光的新理论,在哲学上从两个方面说来是重要的:其一,证明了普朗克在热辐问题上发现的量子现象并非是辐射现象所特有,而在一般物理过程中都有表现。这样,由于普朗克的发现而动摇了的旧的形而上学观念,即大自然不作飞跃的观点彻底垮台了。其二,爱因斯坦的研究结果,揭示了光的两重性。原来光既是微粒,又是波动。于是,光的辩证矛盾得以证实。爱因斯坦的发现使惠更斯和牛顿彼此对立的光学理论统一起来,在更高一级上成为天才的假说。
它是自然界中辩证法的光辉范例。
后来,爱因斯坦也时常感到遗憾,因为人们都认为他是“相对论之父”。他在“相对论争论”中曾经对荷兰朋友说过:“为什么总是在我的相对论上饶费口舌?我还干了其他有用的、或许是更好的事情嘛!”
确实,爱因斯坦如果不是相对论的创始人,他仍然是科学史上最伟大的物理学家之一。他有关热运动、光量子理论和固体比热等问题的研究,对于自然科学的进一步发展有着极其重要意义。然而,相对论无疑是他最重要的成就。与他其他的研究工作相比,相对论对自然科学思想体系产生了更深远的影响,它的作用远远超出哲学思想的范畴。它引起了一场最激烈的争论。也正是它点燃了爱因斯坦誉满天下的火炬。
1911年,劳厄撰写了第一篇关于相对论的专著。他在《物理学历史》一文中指出,自古至今的物理学问题,还没有比得上空间与时间概念对人们产生这样巨大的震动。这也说明,爱因斯坦为什么对这类问题的研究特别重视。后来出版了千百本各种书刊,有反对相对论的,也有赞同相对论的。1905年,爱因斯坦在《物理学年鉴》上发表了长达30页的论文《论动体的电动力学》。这篇文章宣告了相对论的创生。1905年,也还在这一杂志上,他以题为《物体的惯性同它所包含的能量有关吗?》一文又作了重要补充。这两篇论文都收集在1913年相